JPS62240449A - Device for controlling fuel injection rate - Google Patents

Device for controlling fuel injection rate

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JPS62240449A
JPS62240449A JP8149986A JP8149986A JPS62240449A JP S62240449 A JPS62240449 A JP S62240449A JP 8149986 A JP8149986 A JP 8149986A JP 8149986 A JP8149986 A JP 8149986A JP S62240449 A JPS62240449 A JP S62240449A
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JP
Japan
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piezo
charging
piezo actuator
actuator
fuel injection
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Pending
Application number
JP8149986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigetoshi Kameoka
亀岡 成年
Nobushi Yasuura
保浦 信史
Yutaka Suzuki
豊 鈴木
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To adjust an injection suspending period to the optimum value by providing a piezo-actuator being faced to a high pressure chamber and charging said actuator up to an operated voltage value in accordance with an operating condition while discharging said actuator at a certain time. CONSTITUTION:A piezo-actuator 3 to which a piezo-electric effect is adapted, is installed being faced to the high pressure chamber 12 which can be pressurized by means of a plunger 11, of a distribution type ported pump 1. This actuator 3 is charged with electric charge by a piezo-charging means 6 while, on the other hand, a charge which is built up in the piezo-actuator 3 is discharged by a piezo-discharging means 7. The charging means 6 and the discharging means 7 are controlled by a microcomputer 5 in accordance with the output of an operating condition detecting means 4 including the detectors 41-43 of engine speed, engine load, and cooling water temp., etc. Thereby, a pilot injection by means of the injection pump 1 can be realized, while always adjusting a fuel injection suspending period to be the optimum.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼル機関の例えばアイドル時の騒音や振
動の低下をはかるために、燃料の主噴射に先立ってパイ
ロット噴射を行なう機構を有する燃料噴射率制御装置に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fuel injection system having a mechanism for performing pilot injection prior to main injection of fuel in order to reduce noise and vibration of a diesel engine, for example, when idling. Relating to a rate control device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のパイロット噴射の方式には、燃料を圧送するプラ
ンジャを2つとしてそれぞれ別に駆動するもの、或いは
燃料噴射ノズルを2つとしてパイロット噴射と主噴射と
をそれぞれのノズルで行なうもの、更には燃料噴射ノズ
ルの開弁圧を2段階にするものがある。
Conventional pilot injection methods include two plungers for pumping fuel that are driven separately, two fuel injection nozzles that perform pilot injection and main injection with each nozzle, and even fuel injection. There is one that has two levels of nozzle opening pressure.

上記従来技術のうちプランジャやノズルを2つとする方
式はその駆動手段が複雑となったり装置が大型化する欠
点がある。また、開弁圧を2段階としてパイロット噴射
と主噴射を別々に行なうものではノズルが大型化しエン
ジンへの取付けが困難である。
Among the above-mentioned conventional techniques, the method using two plungers or nozzles has the disadvantage that the drive means becomes complicated and the device becomes large. Further, in the case where the valve opening pressure is set in two stages and pilot injection and main injection are performed separately, the nozzle becomes large and difficult to attach to the engine.

また特開昭59−18249号公報に示されるように、
ポンプの高圧室内に取付けられたピエゾスタックに電圧
を印加することによりピエゾスタックを伸縮させ、パイ
ロット噴射を含む燃料率制御を行なうものが考えられて
いる。
Also, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-18249,
A pump has been proposed in which fuel rate control including pilot injection is performed by applying a voltage to a piezo stack installed in a high pressure chamber of a pump to expand and contract the piezo stack.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術の中でピエゾ素子を用いたものは、ピエゾ
アクチュエータの構造が簡単でかつ小型軽量である反面
、燃料のパイロット噴射と主噴射との間隔(以下「噴射
停止期間」という)を調整する事ができず、噴射停止期
間が適切な値でないと。
Among the conventional technologies mentioned above, those using piezo elements have a simple piezo actuator structure and are small and lightweight, but on the other hand, it is difficult to adjust the interval between pilot injection and main injection of fuel (hereinafter referred to as "injection stop period"). The injection stop period must be set to an appropriate value.

主噴射における燃料の着火性が悪化する事から問題が生
じている。
Problems arise because the ignitability of fuel during main injection deteriorates.

そこで本発明は、ピエゾアクチュエータを作動させ、噴
射ポンプによるパイロット噴射を実現し、第1発明によ
って少なくともディーゼル機関の回転数を検出する運転
状態検出手段からの信号に応じて燃料の噴射停止期間を
最適なものとし、第2発明によっては運転状態検出手段
からの信号に応じて燃料の噴射停止期間及びバイロフト
噴射量を最適な値にするディーゼル機関用の燃料噴射率
制御装置を提供する事を目的としている。
Therefore, the present invention activates a piezo actuator to realize pilot injection by an injection pump, and optimizes the fuel injection stop period according to the signal from the operating state detection means that detects at least the rotation speed of the diesel engine according to the first invention. According to the second invention, it is an object of the present invention to provide a fuel injection rate control device for a diesel engine that optimizes the fuel injection stop period and viroft injection amount according to a signal from an operating state detection means. There is.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成する為に、第1発明は、燃料噴射ポン
プの高圧室に面して取り付けられたピエゾアクチュエー
タと、ディーゼル機関の運転状態を検出するもので、少
なくとも前記ディーゼル機関の回転数を検出する運転状
態検出手段と、該運転状態検出手段からの信号に応じて
前記ピエゾアクチュエータに充電する電圧値を演算する
充電電圧演算手段と、該充電電圧演算手段によって演算
された電圧値に前記ピエゾアクチュエータを充電するピ
エゾ充電手段と、所定時期に前記ピエゾアクチュエータ
に発生した電荷を放電するピエゾ放電手段とを備えた構
成である。
In order to achieve the above object, a first invention detects the operating state of a diesel engine and a piezo actuator installed facing a high pressure chamber of a fuel injection pump, and detects at least the rotational speed of the diesel engine. a driving state detecting means for detecting a driving state; a charging voltage calculating means for calculating a voltage value to be charged to the piezo actuator according to a signal from the driving state detecting means; This configuration includes a piezo charging means for charging the actuator, and a piezo discharging means for discharging the electric charge generated in the piezo actuator at a predetermined time.

また、第2発明は、燃料噴射ポンプの高圧室に面して取
り付けられたピエゾアクチュエータと、ディーゼル機関
の運転状態を検出するもので、少なくとも前記ディーゼ
ル機関の回転数を検出する運転状態検出手段と、該運転
状態検出手段からの信号に応じて前記ピエゾアクチュエ
ータに充電する電圧値を演算する充電電圧演算手段と、
該充電電圧演算手段によって演算された電圧値に前記ピ
エゾアクチュエータを充電するピエゾ充電手段と、前記
運転状態検出手段からの信号に応じて前記ピニジアクチ
ュエータに発生した電荷を放電する放電時期を演算する
放電時期演算手段と、該放電時期に前記ピエゾアクチュ
エータに発生した電荷を放電するピエゾ放電手段とを備
えた構成である。
The second invention also includes a piezo actuator mounted facing the high pressure chamber of a fuel injection pump, and an operating state detecting means for detecting at least the rotational speed of the diesel engine. , charging voltage calculating means for calculating a voltage value to be charged to the piezo actuator according to a signal from the operating state detecting means;
piezo charging means for charging the piezo actuator to a voltage value calculated by the charging voltage calculation means; and calculating a discharge timing for discharging the electric charge generated in the pinisge actuator according to a signal from the operating state detection means. This configuration includes a discharge time calculation means and a piezo discharge means for discharging the electric charge generated in the piezo actuator at the discharge time.

〔作用〕[Effect]

そして、上記の構成により、第1発明ではディーゼル機
関の運転状態に応じてピエゾアクチュエータにあがらし
め充電する電荷量を決めて、所定時期にピエゾアクチュ
エータに発生した電荷を放電させる事によって、その放
電時のピエゾアクチュエータの端子電圧差により燃料の
パイロット噴射と主噴射との間隔を調整する。
With the above configuration, the first invention determines the amount of charge to be charged to the piezo actuator according to the operating state of the diesel engine, and discharges the charge generated in the piezo actuator at a predetermined time. The interval between pilot injection and main injection of fuel is adjusted by the voltage difference between the terminals of the piezo actuator.

第2発明ではディーゼル機関の運転状態に応じてピエゾ
アクチュエータにあらかじめ充電する電荷量とピエゾア
クチュエータに発生した電荷を放電させる時期を決めて
、そのあらかじめ充電される電荷量に応じて決まる放電
時にピエゾアクチュエータの端子電圧差により噴射停止
期間を調整し、又、放電時期を調整する事により同時に
パイロット噴射量を調整する。
In the second invention, the amount of electric charge to be pre-charged to the piezo actuator and the timing to discharge the electric charge generated in the piezo actuator are determined according to the operating state of the diesel engine, and the piezo actuator is activated at the time of discharge determined according to the amount of electric charge that is pre-charged. The injection stop period is adjusted by the terminal voltage difference, and the pilot injection amount is simultaneously adjusted by adjusting the discharge timing.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の燃料噴射率制御装置を図面に示す実施例
により詳細に説明する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the fuel injection rate control device of the present invention will be explained in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。図
において、1はボッシュ式分配型燃料噴射ポンプであり
、11はプランジャで、図示せぬフェースカムにより図
の左方向に押され、高圧室12内の燃料を高圧とし、ノ
ズル2より図示せぬディーゼル機関の燃焼室に燃料を噴
射するものである。3は高圧室12に面して取付けられ
たピエゾ電圧効果を応用したピエゾアクチュエータであ
る。このピエゾアクチュエータ3は、たとえば特開昭5
9−18249号公報にあるような構成のものである。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a Bosch type distribution type fuel injection pump, and 11 is a plunger, which is pushed to the left in the figure by a face cam (not shown) to make the fuel in the high pressure chamber 12 high pressure, and from the nozzle 2 (not shown). It injects fuel into the combustion chamber of a diesel engine. A piezo actuator 3 is mounted facing the high pressure chamber 12 and utilizes a piezo voltage effect. This piezo actuator 3 is, for example,
The structure is as disclosed in Japanese Patent No. 9-18249.

4は運転状態検出手段であり、少なくともディーゼル機
関の回転数を検出する回転数検出器41を含み、他にデ
ィーゼル機関の負荷を検出する例えばアクセルセンサ等
のエンジン負荷検出器42、ディーゼル機関の冷却水の
温度を検出する冷却水温検出器43等から成り、それら
からの信号をマイクロコンピュータ5に対して出力して
いる。5はマイクロコンピュータであり、CPU51、
メモリ52、タイマ53、A/D変換器54等を内蔵し
ている。このマイクロコンピュータ5は、本発明でいう
充電電圧演算手段や放電時期演算手段の機能を有してお
り、また後述するが、本実施例ではピエゾアクチュエー
タ3にあらかじめ充電する電荷量は複数回に分けて充電
しており、その充電する回数をも演算する機能を有して
いる。6はピエゾ充電手段であり、ピエゾアクチュエー
タ3に電荷を充電するためのインダクタ61、図示せぬ
バッテリーとインダクタ61とピエゾアクチュエータ3
のエネルギーの授受を行なわせるためのトランジスタ6
2と、ピエゾアクチュエータ3に蓄えられたエネルギー
が、インダクタ61を介してバッテリーに逆戻りしない
ようにするためのダイオード63より成る。7はピエゾ
放電手段であり、ピエゾアクチュエータ3に発生した電
荷を放電するためのトランジスタ71と、電流を制限し
トランジスタ71を保護するための抵抗72より成る。
Reference numeral 4 denotes an operating state detection means, which includes at least a rotation speed detector 41 that detects the rotation speed of the diesel engine, an engine load detector 42 such as an accelerator sensor that detects the load of the diesel engine, and a cooling device for the diesel engine. It consists of a cooling water temperature detector 43 and the like that detect the temperature of water, and outputs signals from these to the microcomputer 5. 5 is a microcomputer, CPU51,
It incorporates a memory 52, a timer 53, an A/D converter 54, etc. This microcomputer 5 has the functions of a charging voltage calculating means and a discharging time calculating means in the present invention, and as will be described later, in this embodiment, the amount of charge to be charged to the piezo actuator 3 in advance is divided into multiple times. It also has a function to calculate the number of times it is charged. 6 is a piezo charging means, which includes an inductor 61 for charging the piezo actuator 3, a battery (not shown), the inductor 61, and the piezo actuator 3.
Transistor 6 for transferring energy
2, and a diode 63 to prevent the energy stored in the piezo actuator 3 from returning to the battery via the inductor 61. 7 is a piezo discharge means, which is composed of a transistor 71 for discharging the electric charge generated in the piezo actuator 3, and a resistor 72 for limiting the current and protecting the transistor 71.

第2図に充電電圧演算手段を表す模式図を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram representing the charging voltage calculation means.

マイクロコンピュータ5にプログラムされた3次元マツ
プ補間演算により、回転数検出器41、エンジン負荷検
出器42、冷却水温検出器43等からの信号に応じて目
標充電電圧100を演算するものである。この補間演算
の対象となる3次元マツプのデータは、ディーゼル機関
適合の基準によるので一概には言えないが、後述するよ
うにピエゾアクチュエータ3にあらかじめ充電する電圧
と、噴射停止期間とは比例的な関係にあることから、冷
却水温が低いときにはパイロット噴射の着火遅れが大き
いので充電電圧を太き(し、また高回転・高負荷になる
程ディーゼル機関の騒音より馬力が重視される様になる
ので充電電圧を小さくするようなマンブデータにするの
が望ましい。
A three-dimensional map interpolation calculation programmed into the microcomputer 5 calculates the target charging voltage 100 according to signals from the rotational speed detector 41, engine load detector 42, cooling water temperature detector 43, and the like. The three-dimensional map data that is the subject of this interpolation calculation is based on diesel engine compliance standards, so it cannot be generalized, but as will be explained later, the voltage to pre-charge the piezo actuator 3 and the injection stop period are proportional to each other. Because of the relationship, when the cooling water temperature is low, the ignition delay of the pilot injection is large, so the charging voltage is increased. It is desirable to use manbu data that reduces the charging voltage.

第3図(al、(bl、(C)はピエゾ充電手段6の動
作を示すタイミングチャートである。まずトランジスタ
62が“ON”状態となるとインダクタ61に電流が流
れ始め、時間T。N後には、 IM = Va X TON/ L       −−
−1)なる電流l14が流れる。(ここで、■、:ハ・
7テリ電圧、L:インダクタ61のインダクタンス)、
そして、トランジスタ62が“OFF”状態となり、イ
ンダクタ61に蓄えられたエネルギーは、ピエゾアクチ
ュエータ3に全て移され、ピエゾアフ、、エニヶ、、よ
充電さゎお。。C7、時間、。8は、(11式に′おい
て電流INがトランジスタ62の定格電流を越えない様
な一定値に任意に調整する。
FIGS. 3(al, bl, and c) are timing charts showing the operation of the piezo charging means 6. First, when the transistor 62 is turned on, current begins to flow through the inductor 61, and after a time T. , IM = Va X TON/L --
-1) current l14 flows. (Here, ■, :Ha・
7teri voltage, L: inductance of inductor 61),
Then, the transistor 62 becomes "OFF", and all the energy stored in the inductor 61 is transferred to the piezo actuator 3, and the piezo is charged. . C7, time. 8 is arbitrarily adjusted to a constant value such that the current IN does not exceed the rated current of the transistor 62 in (11).

その後時間T。1.だけ経過した後再びトランジスタ6
2を“ON”状態とし同様にピエゾアクチュエータ3の
充電をN回くりかえす。ここで、時間T o r Fは
インダクタ61のエネルギーがすべてピエゾアクチュエ
ータ3に移されるに要する時間以上であればよい。この
ときピエゾアクチュエータ3の両端電圧V、は、 ■P=V/πマτ7でPXIM    ・・・・・・・
・・(2)C1:ピエゾアクチュエータの等価容量とな
る。
Then time T. 1. transistor 6 again after
2 is turned on, and charging of the piezo actuator 3 is repeated N times in the same way. Here, the time T or F may be longer than the time required for all the energy of the inductor 61 to be transferred to the piezo actuator 3. At this time, the voltage V across the piezo actuator 3 is: ■P=V/πma τ7, PXIM...
...(2) C1: Equivalent capacity of the piezo actuator.

充電回数Nは、両端電圧■、と第2図を用いて説明した
目標充電電圧100とが一致または接近するように決め
るべきであり、例えば、第4図に示す様に目標充電電圧
100による1次元マツプ補間を行なうようにマイクロ
コンピュータ5をプログラムしておけばよい。ここで、
1次元マツプのデータは実験的に求めるか、又は(2)
式をマツプ化すればよい。尚、第4図では補間結果を切
り上げて充電回数を整数値にしているが四捨五入等の他
の案も考えられる。
The number of times N of charging should be determined so that the voltage at both ends matches or approaches the target charging voltage 100 explained using FIG. 2. For example, as shown in FIG. The microcomputer 5 may be programmed to perform dimensional map interpolation. here,
One-dimensional map data can be obtained experimentally, or (2)
All you have to do is map the expression. In addition, in FIG. 4, the interpolation result is rounded up to make the number of charging times an integer value, but other methods such as rounding can also be considered.

第5図は放電時期演算手段を表す模式図であり、回転数
検出器41からの信号に応じて1次元マツプ補間演算を
行なうことにより放電時期を得ている。後述する様に放
電時期を進角側にもっていく程パイロット噴射量が減少
する。マツプ補間に用いるマツプデータは、ディーゼル
機関適合基準によるので一概には言えないが、高回転に
なる程騒音より馬力の方が重視される様になるためパイ
ロット噴射量を減少させるべく放電時期を進角側にもっ
ていくことが望ましい。尚、いうまでもないがエンジン
負荷検出器42、冷却水温検出器43等からの信号に応
じて放電時期に補正を加えてもよい。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the discharge timing calculation means, in which the discharge timing is obtained by performing one-dimensional map interpolation calculation according to the signal from the rotation speed detector 41. As will be described later, the pilot injection amount decreases as the discharge timing advances. The map data used for map interpolation is based on diesel engine compliance standards, so it cannot be generalized, but the higher the rotation, the more important horsepower is than noise, so the discharge timing is advanced to reduce the pilot injection amount. It is desirable to bring it to the side. It goes without saying that the discharge timing may be corrected in accordance with signals from the engine load detector 42, the cooling water temperature detector 43, and the like.

次に、本実施例の燃料噴射率制御装置の全体の動作を第
6図に示すタイミングチャートにより説明する。第6図
(alはプランジャ11のリフト状態を示している。ま
ずプランジャが下降し■点に達し燃料噴射とは無関係な
領域になったときピエゾ充電手段6のトランジスタ62
が“ON”状態、“OFF”状態を繰り返しく同図(b
l)、ピエゾアクチュエータ3を徐々に充電する(充電
電圧:■、)同図では充電回数は4回となっているが、
この回数は充電電圧演算手段により求められた目標充電
電圧100から第4図を用いて説明した手段によりあら
かじめ決められているものである。その後プランジャが
再びリフトし始めると、同図(e)にある様にプランジ
ャリフト量に応じて高圧室12の力も上昇していく。同
時に同図(d)にある様にピエゾアクチュエータ3の両
端電圧は自ら発生した電荷によりさらに上昇する。そし
て高圧室12の圧力がノズル開弁圧以上となったとき同
図(f)にある様に噴射が開始される。その後、あらか
じめ放電時期演算手段により求められている放電時期に
達した時(0点)、同図(C)のようにピエゾ放電手段
のトランジスタ71が“ON″状態となり、ピエゾアク
チュエータ3に発生した電荷は放電される。
Next, the overall operation of the fuel injection rate control device of this embodiment will be explained with reference to the timing chart shown in FIG. FIG. 6 (al indicates the lift state of the plunger 11. First, when the plunger descends and reaches point 2, reaching a region unrelated to fuel injection, the transistor 62 of the piezo charging means 6
The same figure (b
l) Gradually charge the piezo actuator 3 (charging voltage: ■) Although the number of charging times is 4 in the figure,
This number of times is determined in advance by the means explained using FIG. 4 from the target charging voltage 100 determined by the charging voltage calculation means. After that, when the plunger starts to lift again, the force of the high pressure chamber 12 also increases according to the amount of plunger lift, as shown in FIG. 2(e). At the same time, as shown in FIG. 3(d), the voltage across the piezo actuator 3 further increases due to the electric charge generated by itself. When the pressure in the high pressure chamber 12 becomes equal to or higher than the nozzle opening pressure, injection is started as shown in FIG. After that, when the discharge time determined in advance by the discharge time calculation means is reached (0 point), the transistor 71 of the piezo discharge means becomes "ON" state as shown in FIG. The charge is discharged.

このときピエゾアクチュエータ3は下降電圧v、′に相
当する量だけ縮み、高圧室12の圧力が下降し噴射がい
ったん停止し同図if)にある様にパイロット噴射が形
成される。ここで、この原理から放電時期■を早めると
パイロット噴射量が減少することがわかる。その後さら
にプランジ中11がリフトしていくと再び高圧室12の
圧力が上昇し、噴射(主噴射)が開始される。ここで、
ピエゾアクチュエータ3の放電時の電圧変化量(VP’
)が大きいほどピエゾアクチュエータ3が大きく縮むの
で高圧室12の圧力の下降幅が大きくなり、2度目の噴
射が起こるのが遅れ、噴射停止期間が長くなることがわ
かる。その後図示しないガバナ手段により燃料の噴射が
停止され主噴射が形成されて燃料噴射の1サイクルを終
える。
At this time, the piezo actuator 3 contracts by an amount corresponding to the falling voltage v,', the pressure in the high pressure chamber 12 decreases, the injection is temporarily stopped, and a pilot injection is formed as shown in if) of the same figure. Here, based on this principle, it can be seen that if the discharge time (2) is advanced, the pilot injection amount decreases. After that, when the plunger 11 further lifts, the pressure in the high pressure chamber 12 increases again, and injection (main injection) is started. here,
Amount of voltage change during discharge of piezo actuator 3 (VP'
) is larger, the more the piezo actuator 3 contracts, the lower the pressure in the high pressure chamber 12 becomes larger, the second injection is delayed, and the injection stop period becomes longer. Thereafter, the fuel injection is stopped by a governor means (not shown), a main injection is formed, and one fuel injection cycle is completed.

以上詳述した如く、本実施例によればパイロット噴射の
噴射量と、噴射停止期間の両方を最適な値に調整するこ
とができる。また、本実施例で注目すべき点はピエゾア
クチュエータ3の充電を複数回に分けて行なっているこ
とである。このことの効果を以下に説明する。1回の充
電でピエゾアクチュエータ3に蓄えることのできる電圧
VFIは次式のようになる。
As described above in detail, according to this embodiment, both the injection amount of pilot injection and the injection stop period can be adjusted to optimal values. Furthermore, a noteworthy point in this embodiment is that the piezo actuator 3 is charged in multiple steps. The effect of this will be explained below. The voltage VFI that can be stored in the piezo actuator 3 with one charge is expressed by the following equation.

VPI ” J L / Cp X I s     
 ”・・・=(310P :ピエゾアクチェエータの等
価容量、■や:あらかじめインダクタに流しておく電流
、L:インダクタのインダクタンス。
VPI ” J L / Cp X I s
”...=(310P: Equivalent capacity of the piezo actuator, ■Y: Current flowing through the inductor in advance, L: Inductance of the inductor.

(3)式において、■、を高電圧にするためには電流I
sを大きくするかまたはインダクタンスLを大きくする
必要がある。電流I、4を大きくするためにはトランジ
スタ62を高耐圧・大電流型にしなければならず、ピエ
ゾ充電手段6が高価かつ大型となってしまう。またイン
ダクタンスLを大きくするとイ°ンダクタ61が大型か
つ高価となる。
In equation (3), in order to make ■, a high voltage, the current I
It is necessary to increase s or increase the inductance L. In order to increase the currents I and 4, the transistor 62 must be of a high voltage and large current type, making the piezo charging means 6 expensive and large. Furthermore, if the inductance L is increased, the inductor 61 becomes large and expensive.

なぜなら小型のインダクタで大きなインダクタンスLを
得るためには巻線を細くする必要があり、この場合イン
ダクタの内部抵抗が無視できず、インダクタの発熱や回
路の効率低下を引きおこすだけでなく、この内部抵抗の
ため所定の電流値■4が得られなくなる場合もあるから
である。そこで本実施例では、ピエゾアクチェエータ3
の充電を複数回に分けることにより、比較的小型のイン
ダクタ61と比較的小型小電流容量のトランジスタ62
でピエゾ充電手段6を実現しているのである。
This is because in order to obtain a large inductance L with a small inductor, it is necessary to make the winding thinner, and in this case, the internal resistance of the inductor cannot be ignored, which not only causes heat generation in the inductor and a decrease in circuit efficiency, but also increases the internal resistance. This is because the predetermined current value (4) may not be obtained. Therefore, in this embodiment, the piezo actuator 3
By dividing charging into multiple times, a relatively small inductor 61 and a relatively small transistor 62 with a small current capacity can be charged.
This realizes the piezo charging means 6.

尚、本実施例でいう充電回数が複数回とは、噴射停止期
間を比較的長くしたい時、すなわち、電圧V、の値を比
較的大きくしたい時について複数回に分けて充電を行な
うもので、電圧V、の値が小さい時については充電回数
が1回であっても上記の小型なインダクタ61及びトラ
ンジスタ62にでも十分に充電を行なえるので、この場
合には充電回数を1回としてもよく、また、あらかじめ
充電しておく必要がない時には、充電回数は0回として
もよい。
In this embodiment, the number of times of charging is multiple times means that charging is performed in multiple times when it is desired to make the injection stop period relatively long, that is, when it is desired to make the value of the voltage V relatively large. When the value of the voltage V is small, the small inductor 61 and transistor 62 described above can be sufficiently charged even if the number of times of charging is one, so in this case, the number of times of charging may be set to one. Further, when there is no need to charge the battery in advance, the number of charging times may be set to zero.

次に、上記実施例の制御精度を高めるための他のバリエ
ーションを第7図乃至第10図を用いて説明する。上記
実施例ではピエゾ充電手段のトランジスタ62の“ON
”状態時間TONを固定としていたためバッテリー電圧
が低下した場合にはT0イ後のインダクタ電流I、4が
低下しピエゾアクチュエータ3の充電電圧が減少する。
Next, other variations for improving the control accuracy of the above embodiment will be explained with reference to FIGS. 7 to 10. In the above embodiment, the transistor 62 of the piezo charging means is turned on.
``Since the state time TON is fixed, when the battery voltage decreases, the inductor current I, 4 after T0 decreases, and the charging voltage of the piezo actuator 3 decreases.

そこで第4図を用いて説明した目標充電電圧100から
充電回数Nを求めるアルゴリズムを第7図のものに変え
る。
Therefore, the algorithm for calculating the number of charging times N from the target charging voltage 100 explained using FIG. 4 is changed to that shown in FIG.

すなわち、運転状態検出手段としてバッテリーの電圧値
を検出するバッテリー電圧検出器44を加えて、充電回
数Nを目標充電電圧100とバッテリー電圧検出器44
からの信号による2次元マツプ捕間により求める様にす
れば、バッテリー電圧の大小によらず実際の充電電圧を
目標充電電圧100に接近させることができる。もちろ
ん上記時間T。、をバッテリー電圧で補正する様にして
もよい。
That is, a battery voltage detector 44 that detects the voltage value of the battery is added as an operating state detection means, and the number of charging times N is determined by the target charging voltage 100 and the battery voltage detector 44.
If it is determined by two-dimensional map interpolation using signals from the battery, the actual charging voltage can be brought close to the target charging voltage 100 regardless of the magnitude of the battery voltage. Of course, the above time T. , may be corrected by the battery voltage.

また、より直接的な方法として、実際にインダクタ61
に流れる電流を回路的に検出し、この電流が所定値にな
ったときにインダクタ61のエネルギーをピエゾアクチ
ュエータ3に移すようにすれば、バッテリー電圧等によ
らず所定の電圧に充電できる。このための手段を第8図
に沿って説明する。構成としては第1図のピエゾ充電手
段6を第8図のピエゾ充電手段6′と入れ換えればよい
Also, as a more direct method, actually inductor 61
If the current flowing through the battery is detected by a circuit and the energy of the inductor 61 is transferred to the piezo actuator 3 when this current reaches a predetermined value, charging to a predetermined voltage can be achieved regardless of the battery voltage or the like. Means for this purpose will be explained with reference to FIG. As for the structure, the piezo charging means 6 of FIG. 1 may be replaced with the piezo charging means 6' of FIG. 8.

図において、同一機能を有するものは同一符号を付して
その説明は省略する。64はは電流検出抵抗であり、イ
ンダクタ61に流れる電流に対応した電圧を21点に発
生する。抵抗65とツェナーダイオード66は比較電圧
を22点に作るものである。67はコンパレータであり
、インダクタ電流が所定値に達した“H”レベルの出力
をする。
In the drawings, parts having the same functions are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted. 64 is a current detection resistor, which generates a voltage corresponding to the current flowing through the inductor 61 at 21 points. The resistor 65 and the Zener diode 66 create comparison voltages at 22 points. A comparator 67 outputs an "H" level when the inductor current reaches a predetermined value.

6BはSRフリップフロップであり、マイクロコンピュ
ータ5からの信号によりセットされ、コンパレータ67
からの“■1”レベル信号によりリセットされる。回路
の動作としては、まずマイクロコンピュータ5からの短
いパルス幅の充電信号により、SRフリップフロップ6
8はセットされ、Qは“H″レベルなりトランジスタ6
2は″0N”状態となる。その後インダクタ61の電流
が所定値に達したときにコンパレータ67の出力が“H
”レベルとなり、SRフリップフロップ68はリセット
され、QはL”レベルとなり、トランジスタ62が“O
FF”状態になり、インダクタ61に蓄えられたエネル
ギーがすべてピエゾアクチュエータ3に移され、ピエゾ
アクチュエータ3は充電される。このときのマイクロコ
ンピュータ5からの充電信号は第4図のアルゴリズムで
決めら、れた回数Nだけが出力され、目標充電電圧10
0に充電される。
6B is an SR flip-flop, which is set by a signal from the microcomputer 5 and is connected to the comparator 67.
It is reset by the "■1" level signal from. As for the operation of the circuit, first, the SR flip-flop 6 is activated by a charging signal with a short pulse width from the microcomputer 5.
8 is set and Q is at "H" level, transistor 6
2 is in the "0N" state. After that, when the current of the inductor 61 reaches a predetermined value, the output of the comparator 67 becomes “H”.
” level, the SR flip-flop 68 is reset, Q becomes L level, and the transistor 62 becomes “O” level.
FF'' state, all the energy stored in the inductor 61 is transferred to the piezo actuator 3, and the piezo actuator 3 is charged.The charging signal from the microcomputer 5 at this time is determined by the algorithm shown in FIG. Only the number of times N charged is output, and the target charging voltage is 10
Charged to 0.

また、以上の実施例ではピエゾアクチュエータ3の充電
電圧を充電回数Nだけで調整しているため、おのずと充
電電圧は連続的に変えることは困難であり、きめこまか
いパイロット噴射の制御が要求される場合には好ましく
ない。そこで、この点を解決する手段を第9図(a)、
(b)、(C)、第10図に沿って説明する。第9図は
ピエゾ充電手段6の動作を示すタイミングチャートであ
る。第9図の第3図との相違は、トランジスタ62の“
ON”状態時間が、最終回で時間T。Nより短い時間T
。N′となっている点である。この時間T。N′をOか
らTONまで連続的に設定することによりピエゾ充電電
圧を任意に調節できる。このときの、トランジスタ62
の“ON”状態時間T。、lでの充電回数と、最終回の
“ON”状態時間T。8の決め方を第10    図に
より説明する。まず、第4図の場合と同様にして、目標
充電電圧100による1次元マツプ補間により充電回数
nを求める。ただし、この場合には第4図の所で説明し
たような切り上げ等の整数化は行わず充電回数nは実数
値のままとする。
In addition, in the above embodiment, since the charging voltage of the piezo actuator 3 is adjusted only by the number of charging times N, it is naturally difficult to change the charging voltage continuously, and it is difficult to change the charging voltage continuously when fine-grained pilot injection control is required. is not desirable. Therefore, the means to solve this problem is shown in Fig. 9(a).
This will be explained along with FIGS. 10(b), 10(c), and FIG. FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the piezo charging means 6. The difference between FIG. 9 and FIG. 3 is that the transistor 62 “
ON” state time is time T at the final time. Time T shorter than N
. This is the point N'. This time T. By continuously setting N' from O to TON, the piezo charging voltage can be adjusted as desired. At this time, the transistor 62
"ON" state time T. , l, and the final "ON" state time T. How to determine 8 will be explained with reference to FIG. First, as in the case of FIG. 4, the number of times n of charging is determined by one-dimensional map interpolation using the target charging voltage 100. However, in this case, the number of times n of charging is kept as a real value without rounding up or converting it into an integer as explained in FIG. 4.

そして、この充電回数nの整数部をトランジスタ62の
“ON”状態時間T。、lでの充電回数とし、の少数部
をΔnとしたとき、’l’0.’=ΔnXTo、。
Then, the integer part of this charging number n is the "ON" state time T of the transistor 62. , l, and the fractional part of is Δn, 'l'0. '=ΔnXTo,.

によりT。H′を決める。このようにすると、ピエゾ充
電電圧100を連続的に設定できる。尚、時間T。H′
は最終回に限らず他の回であってもよい。
By T. Determine H'. In this way, the piezo charging voltage 100 can be set continuously. In addition, time T. H′
is not limited to the final round, but may be any other round.

以上、第1図における実施例と、他のバリエーションを
示したが、本発明はそれらに限定されずその主旨から逸
脱しない限り種々変形可能である。
Although the embodiment shown in FIG. 1 and other variations have been shown above, the present invention is not limited thereto and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.

又、言うまでもないが、制御する対象を噴射停止期間だ
けとし、したがって、上記実施例においてマイクロコン
ピュータ5の機能が、本発明でいう放電時期演算手段の
をする機能を有しなくてもよく、ピエゾアクチュエータ
3に発生した電荷を放電させる時期は、ピエゾアクチュ
エータ3にあらかじめ電荷を充電させた後の適当な時期
に固定しておいてもよい。
Needless to say, the object to be controlled is only the injection stop period, and therefore, in the above embodiment, the microcomputer 5 does not have to have the function of the discharge timing calculation means of the present invention, and the piezoelectric The time at which the electric charge generated in the actuator 3 is discharged may be fixed at an appropriate time after the piezo actuator 3 is charged in advance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述した如く、本発明の燃料噴射率制御装置による
と、ピエゾアクチュエータを作動させ、噴射ポンプによ
るパイロット噴射を実現し、第1発明によっては、運転
状態検出手段からの信号に応じてピエゾアクチュエータ
にあらかじめ充電する電荷量を調整する事により、噴射
停止期間をディーゼル機関の運転状態を常に最適なもの
に調整する事ができ、さらに、第2発明によっては、運
転状態検出手段からの信号に応じてピエゾアクチュエー
タにあらかじめ充電する電荷量と、ピエゾ素子自体がポ
ンプ高圧室の圧力を受けて発生した電荷量を含める電荷
量全体を放電させる時期を調整する事により、噴射停止
期間をディーゼル機関の運転状態を常に最適なものに調
整する事ができ、さらにはパイロット噴射量を適当な値
にする事ができる。
As detailed above, according to the fuel injection rate control device of the present invention, the piezo actuator is actuated to realize pilot injection by the injection pump, and according to the first invention, the piezo actuator is actuated in response to a signal from the operating state detection means. By adjusting the amount of electric charge to be charged in advance, the injection stop period can be adjusted to always optimize the operating condition of the diesel engine. By adjusting the amount of charge pre-charged to the piezo actuator and the timing at which the piezo element itself discharges the entire amount of charge, including the amount of charge generated when it receives pressure in the pump high-pressure chamber, the injection stop period can be adjusted to reduce the amount of charge during diesel engine operation. The conditions can always be adjusted to the optimum, and furthermore, the pilot injection amount can be set to an appropriate value.

したがって、本発明によると主噴射における燃料の着火
性を向上させ、ディーゼル機関のアイドル時の騒音や振
動を低下させる事ができるという優れた効果がある。
Therefore, the present invention has the excellent effect of improving the ignitability of fuel during main injection and reducing noise and vibration during idling of a diesel engine.

また、ピエゾアクチュエータに充電する回数を複数回と
する事により、ピエゾ充電手段の回路規模を比較的小さ
くできるという効果がある。
Furthermore, by charging the piezo actuator multiple times, there is an effect that the circuit scale of the piezo charging means can be made relatively small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の燃料噴射率制御装置の一実施例の全体
構成図、第2図は充電電圧演算手段の模式説明図、第3
図はピエゾ充電手段の動作を説明するタイミングチャー
ト、第4図は目標充電電圧から充電回数を演算する構成
を示す模式説明図、第5図は放電時期演算手段の模式説
明図、第6図は第1図における実施例の動作を説明する
タイミングチャート、第7図は目標充電電圧から充電回
数を演算する他の構成図を示す模式説明図、第8図はピ
エゾ充電手段の他の例を示す回路図、第9図は充電電圧
を連続的な値にするときのピエゾ充電手段の動作を説明
するタイムチャート、第1θ図は目標充電電圧から充電
回数及び第9図中の時間T。H′を演算する構成を示す
模式説明図である。 1・・・噴1tポンプ、3・・・ピエゾアクチュエータ
。 4・・・運転状態検出手段、5・・・マイクロコンピュ
ータ、6.6’・・・ピエゾ充電手段、7・・・ピエゾ
放電手段、12・・・高圧室、61・・・インダクタ。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the fuel injection rate control device of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of charging voltage calculation means, and FIG.
The figure is a timing chart explaining the operation of the piezo charging means, FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing the configuration for calculating the number of charging times from the target charging voltage, FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of the discharge timing calculating means, and FIG. FIG. 1 is a timing chart explaining the operation of the embodiment, FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing another configuration diagram for calculating the number of charging times from the target charging voltage, and FIG. 8 is a diagram showing another example of the piezo charging means. The circuit diagram, FIG. 9 is a time chart explaining the operation of the piezo charging means when the charging voltage is set to a continuous value, and FIG. 1θ is the number of times of charging from the target charging voltage and the time T in FIG. 9. FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing a configuration for calculating H'. 1... 1t pump, 3... Piezo actuator. 4... Operating state detection means, 5... Microcomputer, 6.6'... Piezo charge means, 7... Piezo discharge means, 12... High pressure chamber, 61... Inductor.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)燃料噴射ポンプの高圧室に面して取り付けられた
ピエゾアクチュエータと、 ディーゼル機関の運転状態を検出するもので、少なくと
も前記ディーゼル機関の回転数を検出する運転状態検出
手段と、 該運転状態検出手段からの信号に応じて前記ピエゾアク
チュエータに充電する電圧値を演算する充電電圧演算手
段と、 該充電電圧演算手段によって演算された電圧値に前記ピ
エゾアクチュエータを充電するピエゾ充電手段と、 所定時期に前記ピエゾアクチュエータに発生した電荷を
放電するピエゾ放電手段とを備える事を特徴とする燃料
噴射率制御装置。
(1) a piezo actuator installed facing the high pressure chamber of the fuel injection pump; an operating state detecting means for detecting the operating state of the diesel engine and detecting at least the rotational speed of the diesel engine; and the operating state Charging voltage calculation means for calculating a voltage value to charge the piezo actuator according to a signal from the detection means; Piezo charging means for charging the piezo actuator to the voltage value calculated by the charging voltage calculation means; and a predetermined time. and piezo discharge means for discharging the electric charge generated in the piezo actuator.
(2)前記ピエゾ充電手段は、インダクタに一旦電流を
流し、このインダクタに蓄えられたエネルギーにより前
記ピエゾアクチュエータを充電すると共に、このピエゾ
アクチュエータへの充電を燃料噴射の1サイクルにおい
て複数回とした事を特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の燃料噴射率制御装置。
(2) The piezo charging means once passes current through the inductor, charges the piezo actuator with the energy stored in the inductor, and charges the piezo actuator multiple times in one cycle of fuel injection. A fuel injection rate control device according to claim 1, characterized in that:
(3)燃料噴射ポンプの高圧室に面して取り付けられた
ピエゾアクチュエータと、 ディーゼル機関の運転状態を検出するもので、少なくと
も前記ディーゼル機関の回転数を検出する運転状態検出
手段と、 該運転状態検出手段からの信号に応じて前記ピエゾアク
チュエータに充電する電圧値を演算する充電電圧演算手
段と、 該充電電圧演算手段によって演算された電圧値に前記ピ
エゾアクチュエータを充電するピエゾ充電手段と、 前記運転状態検出手段からの信号に応じて前記ピエゾア
クチュエータに発生した電荷を放電する放電時期を演算
する放電時期演算手段と、 該放電時期に前記ピエゾアクチュエータに発生した電荷
を放電するピエゾ放電手段とを備える事を特徴とする燃
料噴射率制御装置。
(3) a piezo actuator installed facing the high pressure chamber of the fuel injection pump; an operating state detection means for detecting the operating state of the diesel engine, and detecting at least the rotational speed of the diesel engine; and the operating state charging voltage calculation means for calculating a voltage value to charge the piezo actuator according to a signal from the detection means; piezo charging means for charging the piezo actuator to the voltage value calculated by the charging voltage calculation means; Discharge time calculation means for calculating a discharge time for discharging the charge generated in the piezo actuator according to a signal from the state detection means; and piezo discharge means for discharging the charge generated in the piezo actuator at the discharge time. A fuel injection rate control device characterized by:
(4)前記ピエゾ充電手段は、インダクタに一旦電流を
流し、このインダクタに蓄えられたエネルギーにより前
記ピエゾアクチュエータを充電すると共に、このピエゾ
アクチュエータへの充電を燃料噴射の1サイクルにおい
て複数回とした事を特徴とする特許請求の範囲第3項記
載の燃料噴射率制御装置。
(4) The piezo charging means once passes a current through the inductor, charges the piezo actuator with the energy stored in the inductor, and charges the piezo actuator multiple times in one cycle of fuel injection. The fuel injection rate control device according to claim 3, characterized in that:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02199255A (en) * 1989-01-27 1990-08-07 Toyota Motor Corp Fuel injection control device for diesel engine
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